PU 涂层绳索作为电梯悬挂装置

这篇技术文章着眼于欧洲的经验。

介绍

电梯悬挂装置在超过 165 年的时间里大部分都保持不变。 1834 年，德国中部的矿用电梯首次设想使用钢丝绳。 此后，该产品不断进行技术演进，但直到21世纪初基本仍以钢丝绳形式存在。 

涂层钢带作为悬挂装置推出，仅仅几年后，所谓的“小直径”替代品就出现在市场上。 它彻底改变了现代电梯设计的面貌。 好吧，我们不要忘记，就在后者之后，聚氨酯 (PU) 涂层绳索也开始出现，将弹性涂层悬挂装置和小直径绳索的优点结合在一起。

在这一点上，我们必须向自己提出一个驱动性问题：为什么我们必须通过在我们的项目中引入替代悬挂方式来使我们作为电梯设计师的生活复杂化？ 这篇短文的目的是正确回答这个问题。 随着我们深入研究和探索这个问题，请跟随我们。

欧洲经验

对于这个练习，我们在欧洲领土上，普通电梯适用于定义为低层、低速（最多 10-15 层，速度最高 1.6 m/s）的建筑物中的应用，并且在其中可用空间具有历史意义。

欧洲电梯的平均载重量为 630 公斤（八人有效载荷），根据 EN 81-20/50 技术规则，最小钢丝绳直径应 >= 8 毫米，滑轮的最小弯曲比为 40 :1，使曳引轮直径达到 >= 320 mm。

考虑到这些最小值，我们在进入电梯设计阶段时了解到，在如此狭窄的空间可用的情况下，增加轿厢尺寸的唯一方法是减小电机的尺寸，而要实现这一点，只有一种方法：倾向于小直径悬挂装置（为符合电梯指令 2014/33/UE，小直径悬挂装置只有在附有指定机构颁发的检验合格证书的情况下才能应用于电梯）。

了解电机扭矩以及电机尺寸与牵引轮直径成正比。 滑轮越大，要求的扭矩就越大，电机尺寸也越大（电机尺寸与扭矩要求成正比）。 相反，滑轮越小，电机所需的安培越低，需要更小的逆变器。 它类似于多米诺骨牌效应。

“水桶挑战”练习有助于模拟该主题和所讨论的物理关系（图 1）。 想象一下，双臂平放在身体两侧，拿着两桶水； 你可以在这个位置上站很长时间。 现在，将手臂向上举到水平位置。 你不能在这个位置上待太久。 正确，但为什么呢？ 您的肩膀刚刚经历了“扭矩”，同样，具有牵引滑轮直径的电机也经历了这种情况（图 1）。

如图所示，很明显，小直径悬挂装置可以完成这项任务。 考虑到电机和逆变器是低层、低速电梯中最重要的高成本产品，这不仅是空间驱动的优势，也是成本驱动的优势。

综上所述，在相同的轿厢行驶速度下，如果曳引轮直径减小，则电机的转速（RPM）会更高。 这将使电机本身在能效提高的范围内运行（图 2）。

计费示例： 一组适用于 10-15 层楼的电梯，在这种情况下，您名义上需要四部电梯（630 千克，八人有效载荷）来完成高峰时段的交通处理。 所有这些都是基于带有绳索 d 的传统电梯设计。 8 毫米和牵引滑轮直径为 320 毫米 — 最小值。

改用小直径悬挂方式，并借助相同井道尺寸的PU涂层钢丝绳将曳引轮直径减小至120毫米，理论上可以安装至少750公斤有效载荷（10人有效载荷）的电梯，引导您安装三部电梯而不是四部。

这种配置不仅可以节省电梯安装成本，还可以通过提供额外的公寓或办公空间使建筑设计师和业主受益。

值得注意的是，这是一个纯粹的理论练习，没有考虑很多边界条件。 这是一个可以指导我们理解使用涂层悬挂装置和小直径绳索的原理的实验。

涂层比。 无涂层

为什么有必要采用弹性体涂层钢丝绳而不是传统钢丝绳？

如果您是一名电梯设计师，您肯定熟悉所需最少钢丝绳数量、比压的影响以及它们如何影响钢丝绳使用寿命的概念。

考虑使用小直径钢丝绳（未涂层）减小曳引轮直径以获得合适的牵引力时，必须使用 V 型硬化曳引轮。 这些凹槽会极大地缩短钢丝绳的使用寿命，虽然规范中没有要求，但建议执行特定的压力验证并调整合理的使用寿命。

请记住，规范是安全规则，并不描述使用寿命要求。 必须始终进行进一步的考虑。

出于比较目的，请参考前面的 630 公斤电梯（八人有效载荷）的示例，该电梯具有 2:1 的缠绕布置和尺寸减小的牵引滑轮（120 毫米），我们将在其中应用两种不同的悬挂方式： 1）d。 6.5 毫米 8x19W+IWRC，以及 2) d. 6.5 毫米 PU 涂层绳索。

在第一种 V 形硬化槽的情况下，我们需要使用 10 到 XNUMX 根绳索才能获得合适的使用寿命。 而在第二种情况下，采用PU涂层钢丝绳和U型槽，同一部电梯可以使用三到四根钢丝绳。 这两种情况的最大区别在于，涂层绳索的使用寿命将远远超过未涂层的绳索。 

通过这种比较，很明显 PU 涂层绳索带来了许多设计优势。 最后，PU 涂层绳索没有专利限制，可用于任何电梯配置。

应用建议

在阐明了 PU 涂层绳索的优点之后，阅读和理解制造商提供的用户手册非常重要。 这将提供电梯项目开发过程中应考虑的所有设计元素。

就传统钢丝绳而言，为电梯应用编制的历史资料和参考资料量超过180年，这是PU涂层钢丝绳所缺乏的。 涂层悬挂装置和牵引滑轮的每个组合都应进行测试，以确保实际的验证 f 因子。 

请注意两者之间的区别 μ 和 f: μ 是材料间的摩擦系数，而 f 是通过实验室实验获得的表观摩擦系数，其中考虑了凹槽几何形状、表面光洁度和任何其他会影响牵引力的因素。

通过这种比较，很明显 PU 涂层绳索带来了许多设计优势。 最后，PU 涂层绳索没有专利限制，可用于任何电梯配置。

这些初始值是在实验室环境中获得的，然后用原型电梯进行测试，如 f 系数结果可能因配置、轴效率和使用的材料而异。 出于这个原因，建议在将最终电梯推向市场之前构建原型电梯以执行所有必要的实验。 还必须考虑环境条件。 本文无意涵盖所有方面。 有关更多详细信息，请参阅制造商的用户手册。

请记住，与传统钢丝绳相比，PU 涂层绳索需要不同的思维方式。 为了充分利用它们的特性，您必须妥善管理它们，从处理和保养开始：PU 材料对环境条件和接触点的清洁度非常敏感。 戴上干净的手套处理它们，不要接触任何润滑剂或油脂来源。 一旦被污染，将很难正确清洁。 这会降低 PU 涂层绳索的性能并导致打滑（图 3）。

PU 涂层绳索需要保持清洁，如有必要，应使用制造商用户手册中推荐的特定产品进行定期清洁。 遵循上述建议将使您从 PU 涂层绳索中获得最大收益。

结语

电梯行业在不断发展，而新的可持续材料的集成为新的和令人兴奋的创新解决方案带来了成本和能源节约。 在这方面，PU 涂层绳索的优势可以支持这一趋势，提供实施以前不可能的设计的能力。

与所有新技术一样，在项目开发和设计阶段应考虑到聚氨酯涂层绳索的不同特性。 与供应商保持良好的沟通和良好的工作关系同样重要，供应商将能够在正确应用其产品方面提供指导。